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天线口功率设计原则

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:天线口功率是室分系统设计要考虑的关键因素。所谓功率匹配,是指能够使不同制式的单天线覆盖范围尽量一致的天线口发射功率。《电磁辐射防护规定》标准规定,室内天线口发射总功率不能大于15 dBm。[例5-3] 天线口功率计算举例。计算天线ANT2-3F和天线ANT4-3F的天线口WLAN信号的功率。从AP到天线ANT4-3F经过了5 dB耦合器的直通端,6 dB耦合器的耦合端,经过一个二功分器,则经过射频器件的插入损耗累计为: dB=11.5 dB则ANT4-3F的天线口功率为:27 dBm-2.52 dB-11.5 dB+2 dBi=14.98 dBm

天线口功率设计原则

天线功率是室分系统设计要考虑的关键因素。

不同制式、不同场景对天线口功率的要求是不同的,多制式共天馈的室分系统要做到天线口的功率匹配。所谓功率匹配,是指能够使不同制式的单天线覆盖范围尽量一致的天线口发射功率。

天线口功率不能太大,也不能太小。

一方面,天线口功率不能太大。太大的话,超过了国家《电磁辐射防护规定》(GB8702—1988),会对人体的健康造成损害;同时,太大的发射功率有可能阻塞其他系统的天线口,对整个室分系统造成干扰,导致很多有信号,但打不通电话或者通话质量差的现象出现。

另一方面,天线口功率不能太小。太小的话,天线的覆盖范围有限,要想保证室内的覆盖质量,整个室内环境需要更大的天线密度,这就意味着需要更多的天线。这样,室分系统的物料成本和施工成本就会上升。当然,小功率天线多点覆盖除了增加成本的缺点之外,对室内信号均匀覆盖,提高信号质量还是有一定好处的。

天线口输出功率有可能有两种含义:一个是天线口的总功率;另一个是天线口某一信道的功率。有的系统,天线口总功率和天线口某一信号的功率相同,如GSM系统,天线口最大总功率和主BCCH信道(Broadcast Control Chan-nel,BCCH)的最大功率相同;而有的系统,尤其是码分多址系统,存在多个信道共享总功率的问题,所以天线口某个信道的功率仅是总功率的一部分。

在WCDMA系统中,公共导频信道(Common Pilot Channel,CPICH)的功率约是总功率的1/10,即导频信道功率比总功率少10 dB。

在TD-SCDMA系统中,根据信道配置和信道复用程度的不同,主公共控制物理信道(Primary Common Control Physical Channel,PCCPCH)的功率约是总功率的2/9或者2/5,即PCCPCH信道功率比总功率少6.5 dB或4 dB(一般按6.5 dB计算)。

《电磁辐射防护规定》标准(GB8702—1988)规定,室内天线口发射总功率不能大于15 dBm。这个要求是个硬性规定,任何制式的室分系统设计都不能违背。于是在这个规定下,WCDMA系统的天线口导频信道功率不能大于5 dBm(15 dBm-10 dB=5 dBm);TD-SCDMA的天线口PCCPCH信道功率不能大于8.5 dBm(15 dBm-6.5 dB=8.5 dBm)。

天线口发射功率不能过大的另一个原因是设置过大的天线口发射功率,可能导致信源到接收机的损耗小于最小耦合损耗(MCL),从而阻塞接收机。

信源端口到手机的损耗包括两部分:假若WCDMA系统的信源端导频信道功率为30 dBm,设天线口导频功率为P,则信源端到天线口的损耗为30 dBm-P;手机离天线口可能的最近距离是1m,则手机离天线口1m处的损耗为38.4 dB(视距范围内的损耗)。

从信源端到天线口的损耗加上从天线口到手机的损耗要大于或等于系统的最小耦合损耗(假设为60 dB),即:

(30 dBm-P)+38.4 dB≥60 dBm

则有

P≤8.4 dBm

综上所述,天线口最大发射功率受限于国家电磁辐射标准和系统的最小耦合损耗,二者计算出来的较小值作为最终的天线口最大发射功率参考值。

[例5-3] 天线口功率计算举例。

图5-4所示为某大楼3层的室分原理示意图,假设在A点所示的位置合路了1台WLAN的AP设备,机顶口功率为27 dBm(500mW),射频器件的插入损耗如表5-6所示,射频器件之间使用1/2馈线连接,损耗为12 dB/100m,全向天线的增益为2 dBi。计算天线ANT2-3F和天线ANT4-3F的天线口WLAN信号的功率。

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图5-4 某大楼3层的室分原理示意图(www.xing528.com)

表5-6 射频器件的插入损耗

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(1)ANT2-3F天线口功率的计算

从AP到天线ANT2-3F的1/2馈线长度为:(4+3+15+15+12)m=49m

则AP机顶口到ANT2-3F天线口的馈线损耗为:

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从AP到天线ANT2-3F经过了5 dB、6 dB、7 dB耦合器的直通端,经过一个二功分器,则射频器件的插入损耗累计为:

(1.9+1.6+1.4+3.3) dB=8.2 dB

则ANT2-3F的天线口功率为:

27 dBm-5.88 dB-8.2 dB+2 dBi=14.92 dBm

(2)ANT4-3F天线口功率的计算

从AP到天线ANT4-3F的1/2馈线长度为:

(4+3+4+10)m=21m

则AP机顶口到ANT4-3F天线口的馈线损耗为:

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从AP到天线ANT4-3F经过了5 dB耦合器的直通端,6 dB耦合器的耦合端,经过一个二功分器,则经过射频器件的插入损耗累计为:

(1.9+6.3+3.3) dB=11.5 dB

则ANT4-3F的天线口功率为:

27 dBm-2.52 dB-11.5 dB+2 dBi=14.98 dBm

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